A study on the structure synthesis and physical properties of nickel dithiolene

Abstract

1869년도 러시아의 K.A. timiryazev 연구자들은 태양광이 작물의 성장속도 및 수확량에 크게 영향을 미친다는 것을 발견하여 태양광이 작물의 광합성에 밀접한 영향을 미친다는 것을 발견 하였고, 태양광 중 식물의 광합성에 영향을 미치는 요소는 청색(400~500nm), 적색(600~700nm), Far red(700~800nm)로 구분할 수 있다. 청색광은 식물의 잎 두께, 책상 조직을 두껍게 하여 광합성을 용이하도록 하고 적색 광에 청색을 추가하면 식물의 기공 지수가 증가하고, 잎 단위 당 총 구경이 향상 되었습니다. 하지만 Far red는 적색 광 효과를 억제시키고, 발아를 억제하며, 식물의 줄기 신장을 촉진하는 문제점이 있습니다. Far red광의 비율이 많아 질 경우 식물은 해가 지는 것으로 인지하여 식물의 성장을 멈추게 됩니다. 여기서 far-red의 문제점을 막을 수 있으면 식물의 생산성과 품질을 향상시킬 수가 있을 것입니다. Nickel dithiolene 색소는 700nm 이상의 근적외선 영역에서 강한 흡수 밴드를 가지는 특징과 높은 열안정성 및 상대적으로 용해도가 양호하기 때문에 폭넓게 연구되어왔다. 이러한 킬레이트 화합물은 10개의 π 전자를 가진 resonance한 발색단이며, 중성(z=0)의 금속 성분은 z=-1또는 -2의 값을 가지는 음이온으로 환원될 수 있다. 이때 중성 또는 단일 음이온 복합체는 근적외선 영역에서 강한 흡수 밴드 (log ε=4)를 가지며 중성상태 또는 1차 음이온상태에서는 750～1200nm에서 강한 적외선 흡수를 나타낸다. nickel dithiolene이라는 물질은 대부분 분자구조가 symmetric structure만 연구가 많이 되어 있고 unsymmetric structure는 연구가 많지 않아 거기에 heterocyclic ring을 포함된 dithiolene complex도 연구가 많이 없어, unsymmetric structure일 때, heterocyclic ring이 치환 되었을 때 가시광선 영역에서 흡수가 일어나는지 파장이 어떻게 변화하는지에 대한 학술 적인 관심으로 이 연구를 해보았다. 본 연구는 nickel dithiolene complex의 메틸기, thiophene기, benzene기가 달려 있는 구조로 하였고, 각각 대칭 비대칭 구조로 합성하고, 치환기의 종류 및 위치에 따라 최대흡광도의 변화를 고찰하고자 하였다. 또한 합성된 물질을 가지고 광학적인 특성의 변화를 분석함에 따라 nickel dithiolene의 광안정효과를 고찰하고자 하였다. 모든 분자는 200℃ 의 열적 안정성을 가지고 있으며, 치환기의 종류에 따라서 melting point와 decomposition temperature는 다르지만 입체 구조상 불안정한 비대칭 구조가 대칭구조에 비해 열적으로 불안정하여 온도가 더 낮게 나온 것을 알 수 있었다. optical property는 모든 물질들은 HOMO와 LUMO 사이의 π → π * 전이로 인해 NIR영역 대를 강하게 흡수하고 있었고 용매별로 보았을 때에는 극성 용매일수록 흡수 파장대가 red-shifted된 것을 확인 할수 있었습니다. 구조에 따른 치환기의 는 Alk물질 < Ar물질 < Th물질로 확인하였고, 치환기의 수에 따라 red shift쪽으로 이동하는 것도 확인하였다. 물질의 내광성을 확인하기 위해 산업에서 많이 사용하는 MEK용액을 가지고 용액 시편과 필름 시편을 각각 따로 제작하였고 UV를 조사해주었을 때 흡수 파장과 는 용액과 동일하나, 용액에서 용매에 라디칼을 형성하여 nickel dithiolene 에 hydrogen기를 추출하여 photolyses현상이 빠르게 일어나는 것을 보였고, 필름일 때 용액과 비해 더 오랫동안 성능을 유지 할 수가 있다.